一种模块化封装的单电池及其封装工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化封装的单电池及其封装工艺，该单电池的封装工艺的具体步骤如下：单电池模块化热压；按照水场密封胶条、膜电极封装的单电池模块排序依次叠加多组，得到电堆；最后将端板装配于电堆端部。本发明专利技术设计的膜电极封装工艺，可以使得每片膜电极的压缩量一致，提高了单电池的一致性，避免堆叠完成后一次施压，使得每片膜电极所受的压缩量不一样，影响电池整体使用性能。影响电池整体使用性能。影响电池整体使用性能。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化封装的单电池及其封装工艺


[0001]本专利技术涉及质子交换膜燃料电池制造
，具体涉及一种模块化封装的单电池及其封装工艺。

技术介绍

[0002]氢能作为一种清洁、高效、可持续的新能源，被视为最具潜力的下一代能源，质子交换膜燃料电池是氢能的一种理想方式，具有高效、清洁、工作温度低、能量密度高等优点，是一种理想的清洁能源。燃料电池电堆是由若干片单电池组装而成的，每片单电池的性能都会决定电堆的输出性能；而每片单电池的性能又受其内部的膜电极压缩量影响；
[0003]如图3为现有的单电池封装工艺，其存在的不足之处在于：现有的封装工艺为通过电极板、密封胶条、膜电极、电极板、密封胶条、膜电极
……
,如此重复堆叠后进行一次增加或逐级增加压力，然后进行固定，形成燃料电池电堆；而一次施压使得每片膜电极所承受的压力是不同的，容易造成部分膜电极过度压缩导致变形，还有部分膜电极没有达到理想的压缩量，使得整个电堆单电池一致性出现很大差异化，影响电堆的性能输出；
[0004]并且目前电堆性能出现衰减和损坏时，是通过对整个电堆放压，找出损坏或者衰减部分的单电池，进行更换，然后再进行重复堆叠，对整个电堆进行施压，这种方式由于电堆进行整体放压和施压的操作，容易造成装配时的错位，使得气密性不合格以及造成膜电极的污染。

技术实现思路

[0005]为了克服上述的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种模块化封装的单电池及其封装工艺。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种模块化封装的单电池，包括阳极板和阴极板；所述阴极板的底部横向开设有多个对接密封槽，所述对接密封槽处配设有水场密封胶条，所述阳极板和所述阴极板的对接位置设置有密封胶槽，所述密封胶槽内连接有电极密封胶，所述电极密封胶内设置有膜电极板，所述膜电极板的两侧分别设置有气体扩散层。
[0008]一种用于加工上述模块化封装的单电池的封装工艺，具体步骤如下：
[0009]步骤一、单电池模块化热压，其处理过程如下：
[0010]S1、制作水场密封胶条；
[0011]S2、选择热塑胶材料，根据密封胶槽的形状对热塑胶材料裁切得到电极密封胶；
[0012]S3、单电池模块装配时配设有夹具，将阴极板固定在夹具中，将膜电极板放置于阴极板的密封胶槽内；
[0013]S4、将阳极板固定在同一夹具中，然后将裁切得到的电极密封胶放置于阳极板上的密封胶槽内，初步得到组合模块；
[0014]S5、单电池模块装配时还配设有热压硫化机，将S4初步得到的组合模块放置于热
压硫化机的热压台中，根据压缩量需求设定相应热压压力，待热压完成后，进行冷却；冷却完成后得到膜电极封装的单电池模块；
[0015]步骤二、按照水场密封胶条、膜电极封装的单电池模块排序依次叠加多组，得到电堆；
[0016]步骤三、最后将端板装配于电堆端部。
[0017]作为本专利技术进一步的方案：所述水场密封胶条为硅胶件。
[0018]作为本专利技术进一步的方案：所述水场密封胶条为注塑预制件。
[0019]作为本专利技术进一步的方案：裁切完成的所述电极密封胶的宽度比密封胶槽宽度大0.2mm。
[0020]作为本专利技术进一步的方案：所述膜电极板通过胶水粘附在密封胶槽内，所用胶水为热塑性胶水。
[0021]作为本专利技术进一步的方案：所述热压硫化机设置温度为60
‑
120℃，硫化时间为2
‑
5min。
[0022]作为本专利技术进一步的方案：所述膜电极板封装工艺过程中的压缩量为10
‑
25％，所述热压硫化机硫化时相匹配的压力为2
‑
5kgf/cm2。
[0023]本专利技术的有益效果：
[0024]1、本专利技术设计的膜电极封装工艺，可以使得每片膜电极的压缩量一致，提高了单电池的一致性，避免堆叠完成后一次施压，使得每片膜电极所受的压缩量不一样，影响电池整体使用性能；
[0025]2、本专利技术单电池模块组合得到的电堆进行维修时，拆开成对位置的水场密封胶条即可，仅需要更换损坏部分的膜电极封装的单电池模块，避免由于非模块化拆装造成膜电极受到不可逆的损伤，模块化封装工艺可以降低更换单片膜电极时对其他膜电极的损伤，可以有效增加电堆的维修效率。
附图说明
[0026]下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。
[0027]图1是本专利技术的模块化封装的单电池的整体结构示意图；
[0028]图2是本专利技术中模块化封装的单电池的封装工艺的流程示意图；
[0029]图3是现有的电池封装工艺的流程示意图。
[0030]图中：1、阴极板；2、对接密封槽；3、阳极板；4、膜电极板；5、电极密封胶；6、水场密封胶条。
具体实施方式
[0031]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0032]为了更好的了解本技术方案，以下对本领域相关名词进行说明
[0033]水场密封条：用于密封电池组内的冷却水场空间；
[0034]热塑胶：可通过加热成为熔融状，然后进行塑形的一种胶体材料；
[0035]膜电极：在其结构上配备有膜组合的电极；
[0036]膜电极压缩量：膜电极材料的压缩程度，其对质子交换膜燃料电池的性能具有重要影响；
[0037]电堆：电池组或者燃料电池；
[0038]如图3所示，现有的电池封装工艺，具体步骤如下：
[0039]步骤一、依次重复堆叠多组电极板、密封胶条和膜电极；
[0040]步骤二、堆叠后一次进行加压或者逐级进行加压；
[0041]步骤三、加压后进行整体固定，形成电池堆。
[0042]如图1所示，一种模块化封装的单电池，包括阳极板3和阴极板1；所述阴极板1的底部横向开设有多个对接密封槽2，所述对接密封槽2处配设有水场密封胶条6，水场密封胶条6和对接密封槽2形状相配合，方便进行对接，所述阳极板3和所述阴极板1的对接位置设置有密封胶槽，所述密封胶槽内连接有电极密封胶5，所述电极密封胶5内设置有膜电极板4，所述膜电极板4的两侧分别设置有气体扩散层。
[0043]实施例一
[0044]如图2所示，一种用于组装上述模块化封装的单电池的封装工艺，具体步骤如下：
[0045]步骤一、单电池模块化热压,其处理步骤如下：
[0046]S1、首先制作水场密封胶条6，水场密封胶条6选择硅胶材料进行制作，制作时，将水场密封胶条6通过模具注塑成型工艺进行预制，水场密封胶条6主要起到对冷却水场密封的作用，其可以重复使用；
[0047]S2、选择热塑胶材料，根据密本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化封装的单电池，包括阳极板(3)和阴极板(1)；其特征在于，所述阴极板(1)的底部横向开设有多个对接密封槽(2)，所述对接密封槽(2)处配设有水场密封胶条(6)，所述阳极板(3)和所述阴极板(1)的对接位置设置有密封胶槽，所述密封胶槽内连接有电极密封胶(5)，所述电极密封胶(5)内设置有膜电极板(4)，所述膜电极板(4)的两侧分别设置有气体扩散层。2.一种模块化封装的单电池的封装工艺，用于封装权利要求1所述的模块化封装的单电池，其特征在于，具体步骤如下：步骤一、单电池模块化热压，其处理过程如下：S1、制作水场密封胶条(6)；S2、选择热塑胶材料，根据密封胶槽的形状对热塑胶材料裁切,得到电极密封胶(5)；S3、单电池模块装配时配设有夹具，将阴极板(1)固定在夹具中，将膜电极板(4)放置于阴极板(1)的密封胶槽内；S4、将阳极板(3)固定在同一夹具中，然后将裁切得到的电极密封胶(5)放置于阳极板(3)上的密封胶槽内，初步得到组合模块；S5、单电池模块装配时还配设有热压硫化机，将S4中初步得到的组合模块放置于热压硫化机的热压台中，根据压缩量需求设定相应热压压力，待热压完成后，进行冷却；冷却完成后得到膜电极封装的单电池模...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯翌，郑帅，陆娇娇，王丽娜，张楠，宁可望，许思传，王朝云，
申请(专利权)人：上海明天观谛氢能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：